Análise in silico de osmoprotetores no genoma expresso da cana-deaçúcar, eucalipto e feijão-caupi

Abstract

Estresses abióticos, como seca e salinidade, limitam severamente o crescimento, desenvolvimento e produtividade das plantas. Uma das estratégias que muitos vegetais utilizam, a fim de minimizar os danos causados por esses estresses aos processos metabólicos e fisiológicos, é a síntese de osmólitos compatíveis. Essas substâncias são trocadas pelo excesso de sais inorgânicos na célula, permitindo o ajustamento tanto da concentração interna de sais quanto do volume celular. Este trabalho objetivou identificar in silico candidatos aos genes que codificam osmoprotetores (trealose, glicina-betaína, mio-inositol, prolina e cisteína) nos transcriptomas de Eucalyptus spp., Saccharum spp. e Vigna spp. As análises revelaram a presença destes genes em todos os transcriptomas estudados; ao todo foram observados 51 ortólogos em eucalipto, 56 em cana e 73 em feijão-caupi. De um modo geral, com relação ao padrão de expressão foi percebido o envolvimento destes genes tanto no estresse biótico, quanto no abiótico, sendo mais abundantes os transcritos identificados nas bibliotecas de caule de mudas submetidas a déficit hídrico e plântulas cultivadas no escuro, no caso do eucalipto e em tecidos de calos (CL) submetidos a um ciclo de luz/escuro e estresse de temperatura no caso da cana-deaçúcar. Adicionalmente, no caupi, a partir da contagem direta dos transcritos, foi identificado que a maioria dos transcritos integrava a biblioteca em raiz de plantas sensíveis à salinidade após 2 horas de exposição ao estresse. Nos alinhamentos múltiplos gerados para a comparação das sequências de cada um desses genes entre diferentes organismos (desde bactérias até animais), percebe-se que a síntese de osmólitos compatíveis é uma característica que foi bastante conservada no curso da evolução. Nos dendrogramas gerados a partir dos dados supracitados, correspondendo ao esperado, observou-se a separação das espécies de acordo com a sua classe. Além disso, no que tange os vegetais, mono e dicotiledôneas foram agrupadas em clados distintos. Considerando que os organismos estudados apresentam grandes diferenças no metabolismo, fisiologia, hábito e ciclo de vida, os resultados sugerem que as mutações acumuladas, principalmente nas diferentes classes, são resultado da adaptação às pressões seletivas ambientais e estão, assim, relacionadas com a funcionalidade destes genes nos diferentes organismos. Assim, os resultados apontam para a conservação das principais vias de síntese de osmólitos compatíveis tanto em eucalipto, quanto em cana e feijão-caupi. Ademais, este estudo pode servir como modelo para a identificação de genes osmoprotetores em espécies relacionadas e apresenta grande potencial de aplicação ao melhoramento genético, com o desenvolvimento de culturas economicamente importantes mais adaptadas aos solos salinos e secos